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第二节原子结构与元素周期表(鲁科版)


第二节 原子结构与元素周期表 第二课时核外电子排布与元素周期表

知识回顾:元素周期表的结构
短周期(第一,二,三周期,2,8,8) 周期

长周期(第四,五,六周期,18,18,32)
不完全周期(第七周期,26) 主族(ⅠA ~ Ⅶ A,7个纵行)



副族( ⅠB ~

Ⅶ B,7个纵行) Ⅷ族(8,9,10纵行) 零族

周期:事物在运动、变化过程中,某 些特征多次重复出现,其连续两次出 现所经过的时间叫 周期

1.把电子层数相同的元素按原子序 数递增的顺序由左到右排成一个横 行。——周期 2.把不同横行中最外层电子数相同 的元素按电子层数递增的顺序由上 到下排成纵行。——族

元素的性质随着元素原子序数的 递增而呈现周期性的变化 ——元素周期律 元素性质的周期性变化是 元素原子核外电子排布的周期性变化 的必然结果。 ——元素周期律的实质

一、再认元素周期表
碱金属 原子 序数 周 期 电子排 简化电子 稀有气 简化电子排 布式 排布式 体 布式
10Ne 18Ar 36Kr

Li Na K

3 11 19

2 3 4

Rb
Cs

37
55

5
6

54Xe
86Rn

(一)思考:每周期的规律:
碱金 属 原子序 周 数 期 电子排 简化电子 稀有气 电子排布式 布式 排布式 体 [He] 2s1 10Ne
[Ne]3s1 [Ar]4s1 [Kr]5s1 [Xe]6s1
18Ar 36Kr 54Xe 86Rn

Li Na K Rb Cs

3 11 19 37 55

2 3 4 5 6

每周期,电子排布最外层总是从1个到8个,元素从碱金属到稀有气体。

价电子层:价电子排布
碱金 属 原子序 周 数 期 电子排 价电子排 稀有气 价电子排布 布式 布 体 2s1 2s22p6 10Ne
3s1 4s1 5s1 6s1
18Ar 36Kr 54Xe 86Rn

Li Na K Rb Cs

3 11 19 37 55

2 3 4 5 6

3s23p6 4s24p6 5s25p6 6s26p6

每周期,电子排布最外层总是从1个到8个,元素从碱金属到稀有气体。

结论
?随着原子序数的增加,元素原子的价电 子层排布呈现周期性的变化: 每隔一定数目的元素,元素原子的价电子 层排布重复出现从ns1 到 ns2np6 的周期性 变化。 ?最外层电子数:从1到8 元素周期性的形成是由于元素的原子 核外电子的排布发生周期性的重复。

二、核外电子排布与周期的划分

1.周期的划分与什么有关? 2.每一周期中所能容纳的元素种数与什么有 关? 3.周期序数与什么有关?

二、核外电子排布与周期的划分
能级 能级组数 (周期数) 各能级 轨道总数 能级组内 最多电子 数(周期 中的元素 数) 2 8 周期名称

1s 2s,2p

1 2

1 4

特短周期 短周期

3s,3p
4s,3d,4p 5s,4d,5p 6s,4f,5d,6p

3
4 5 6

4
9 9 16

8
18 18 32

短周期
长周期 长周期 长周期

7s,5f,6d,7p

7

(16)

(32)

不完全周期

1)除第一周期外, 各周期均以填充 s 轨道 的元素开始, 并以填充满p 轨道的元素告终. (第一周期除外)
1s1 1s2

2s1 3s1
4s1 5s1 6s1

2s22p6 3s23p6
4s24p6 5s25p6 6s26p6

外围电子数有1

8个

2)周期元素数目=相应能级组中原子轨道 所 能容纳的电子总数
周期 1 能级组 能级组内原子轨 道 1s Ⅰ 元素数目 电子最大容 量 2 2

2
3 4 5


Ⅲ Ⅳ Ⅴ

2s 2p
3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p

8
8 18 18

8
8 18 18

6
7




6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d (未完)

32
26 (未完)

32
未满

3)元素所在周期的判断:周期数=电子层数

[练习]书写20号钙原子、24号铬原子、29号铜原 子和35号溴原子的价电子排布。 Ca 4s2 Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 Br 4s24p5

[讨论] 1.族的划分与什么有关? 2.主族元素原子的价电子排布与过渡元素原子的 价电子排布有什么区别? 3.同一主族元素原子的价电子排布有什么特点? 主族序数与什么有关? 4.同一族过渡元素原子的价电子排布有什么特点? 其族序数与什么有关?

1)族的划分取决于价电子数目与排布。 2)元素所在族的判断:
①主族元素:主族序数=价电子数=最外层电子数 ②副族元素:以外围(n-1)d+ns的电子总数判断 A、电子总数为3~7,ⅢB~ⅦB B、电子总数为8~10,Ⅷ C、电子总数为11~12,ⅠB和ⅡB

规律:由元素的价电子结构判断. 1.nsX n 周期 XA 族 2.ns2npX n 周期 (2+X)A 族 3.(n-1)dXnsY n 周期(X+Y)B 族 (X+Y≤7) X+Y>7时为n 周期VIII族 4.(n-1)d10nsX n 周期XB 族 练习:写出下列价电子结构所对应的周期表的位置 A. 4s24p5 B. 3d54s1 C. 4d105s2 D. 5s1 E. 3d74s2 F. 6s26p6 G. 1s2

周 期 1


元 素 数 目 2 8

外围电子排布 ⅠA-ⅡA ⅢB-Ⅷ ⅠB-ⅡB ⅢA- ⅦA 0族

1S1
2S1-2

1S2
2S22p1 -5 2S22p6


4 5

18
18 32

3S1-2
4S1-2 5S1-2 3d1-9 4s2 4d1-9 5s2

3S23p1 -5 3S23p6
3d104s1-2 4S24p1 -5 4S24p6 4d105s1-2 5S25p1 -5 5S25p6



32

6S1-2

4f1-14 5d1-10

5d106s1-2 6S26p1 -5 6S26p6

周 期 1
2 3 4 5 6

元 素 数 目 2 8 18 18 32 32

外围电子排布 ⅠA-ⅡA ⅢB-Ⅷ ⅠB-ⅡB ⅢA- ⅦA 0族

1S1
2S1-2 3S1-2 4S1-2 5S1-2 6S1-2 3d1-9 4s2 4d1-9 5s2 4f1-14 5d1-10

1S2
2S22p1 -5 2S22p6 3S23p1 -5 3S23p6 3d104s1-2 4S24p1 -5 4S24p6 4d105s1-2 5S25p1 -5 5S25p6 5d106s1-2 6S26p1 -5 6S26p6

周 期 1
2 3 4 5 6

元 素 数 目 2 8 18 18 32 32

外围电子排布 ⅠA-ⅡA ⅢB-Ⅷ ⅠB-ⅡB ⅢA- ⅦA 0族

1S1
2S1-2 3S1-2 4S1-2 5S1-2 6S1-2 3d1-9 4s2 4d1-9 5s2 4f1-14 5d1-10

1S2
2S22p1 -5 2S22p6 3S23p1 -5 3S23p6 3d104s1-2 4S24p1 -5 4S24p6 4d105s1-2 5S25p1 -5 5S25p6 5d106s1-2 6S26p1 -5 6S26p6

周 期 1
2 3 4 5

元 素 数 目 2 8 18 18 32

外围电子排布 ⅠA-ⅡA ⅢB-Ⅷ ⅠB-ⅡB ⅢA- ⅦA 0族

1S1
2S1-2 3S1-2 4S1-2 5S1-2 3d1-9 4s2 4d1-9 5s2

1S2
2S22p1 -5 2S22p6 3S23p1 -5 3S23p6 3d104s1-2 4S24p1 -5 4S24p6 4d105s1-2 5S25p1 -5 5S25p6



32

6S1-2

4f1-14 5d1-10

5d106s1-2 6S26p1 -5 6S26p6

周 期 1
2 3 4 5

元 素 数 目 2 8 18 18 32

外围电子排布 ⅠA-ⅡA ⅢB-Ⅷ ⅠB-ⅡB ⅢA- ⅦA 0族 1S2 2S22p1 -5 2S22p6 3S23p1 -5 3S23p6 3d1-9 4s2 4d1-9 5s2 3d104s1-2 4S24p1 -5 4S24p6 4d105s1-2 5S25p1 -5 5S25p6

1S1
2S1-2 3S1-2 4S1-2 5S1-2



32

6S1-2

5d1-10 4f1-14

5d106s1-2 6S26p1 -5 6S26p6

按照电子排布,可把周期表的元素划 分为5个区:s区、d区、ds区、p区、f区。

【想一想】 划分区的依据是什么? s区、d 区、ds区、p区分别有几个纵列?

依据外围电子的排布特征, 看最后一个电子填充的轨道类型。

s区元素

最后1个电子填充在ns 轨道上, 1 2 n s n s 价电子的构型是 或 ,位于 左 ⅠA 周期表的 侧,包括 和 ⅡA 族,它们都是活泼金属 ,容 易失去电子形成+1 或 +2 价离子。

p区元素 最后1个电子填充在 np 轨 2np1~ 6 n s 道上,价电子构型是 , 位于周期表 右 侧, 包 括 ⅢA~ⅦA、零族 族元素。大 部分为非金属 元素。

s区和p区的共同特点是: 最后1个电子都排布 在 最外层 ,除零族外,最外 层电子的总数等于该元素 族序数 的 。除零族外,s区 和p区的元素都是主族元素。

d区元素
它们的价层电子构型 1 ~ 9 2 是(n-1)d ns ,最后1个电 子基本都是填充在 (n-1)d 轨 道上,位于长周期的中部。这 些元素都是 金属 ,常有可变 化合价,为过渡元素。它包 括 ⅢB~Ⅷ 族元素。

ds区元素
~2 价层电子构型是(n-1)d10ns1, 即次外层d轨道是充满的,最外层 轨道上有1~2个电子。它们既不 同于s区,也不同于d区,称为ds ⅠB和ⅡB 族,处于周 区,它包括 期表d区和p区之间。它们都 是 金属 ,也属过渡元素。

f区元素 最后1个电子填充在f轨 道上,价电子构型是:(n- 0 ~ 14 2 0 ~ 2)f ns ,或(n – 2)f 14、(n-1)d 0~2ns2,它包括 镧系和锕系元素(各有14种 元素)。

各区元素特点: 小结
包括元素 价电子排布 元素分类 s区 ⅠA、ⅡA族 ns1、ns2 活泼金属 2np1~6 n s p区 ⅢA~零族 大多为非金属 d区 ⅢB~Ⅷ族 (n-1)d1~9ns2 过渡元素 ds区 ⅠB、ⅡB族 (n-1)d10ns1~2 过渡元素 (n-2)f0~14ns2 过渡元素 f区 镧系和锕系

复习巩固
? 1、周期的划分依据是什么? ? 2、族的划分依据是什么?

2)周期元素数目=相应能级组中原子轨道 所 能容纳的电子总数
周期 1 能级组 能级组内原子轨 道 1s Ⅰ 元素数目 电子最大容 量 2 2

2
3 4 5


Ⅲ Ⅳ Ⅴ

2s 2p
3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p

8
8 18 18

8
8 18 18

6
7




6s 4f 5d 6p
7s 5f 6d (未完)

32
26 (未完)

32
未满

3)元素所在周期的判断:周期数=电子层数

1)族的划分取决于价电子数目与排布。 2)元素所在族的判断:
①主族元素:主族序数=价电子数=最外层电子数 ②副族元素:以外围(n-1)d+ns的电子总数判断 A、电子总数为3~7,ⅢB~ⅦB B、电子总数为8~10,Ⅷ C、电子总数为11~12,ⅠB和ⅡB

? 根据核外电子排布判断元素位置

? 1、[Ar]4d105s25p2 ? 2、[Ar]3d34s2 ? 3、[Ar]3d104s1

用元素周期表前4周期元素完成下列各题 1、最外层有1个未成对电子的元素有( ) 种,其元素符号分别为( )。 2、最外层有2个未成对电子的元素有( ) 种,其元素符号分别为( )。 3、最外层有3个未成对电子的元素有( ) 种,其元素符号分别为( )。

4、原子核有4个未成对电子的元素为 ( ),其核外电子排布式为( )。 5、原子核有5个未成对电子的元素为 ( ),其价电子构型为( )。 6、原子核有6个未成对电子的元素为 ( ),其核外电子排布式为( )。 7、未成对电子数等于其电子层数的元素有 ( ),其价电子构型分别为( )。

二、元素周期律
1.原子半径
主族元素原子半径的周期性变化

【思考】原子半径由哪些因素决定? ① 电子层数 电子的能层越多,电子之间的负电排斥将使原 子的半径增大 ② 核电荷数 核电荷数越大,核对电子的引力也就越大,将 使原子的半径缩小 【思考】元素周期表中的同周期主族元素从左到右, 原子半径的变化趋势如何?同主族元素从上到下, 原子半径的变化趋势又如何?应如何理解这种趋势?

归纳小结

1.同一周期主族元素原子半径从左到右逐渐变小, 而且减小的趋势越来越弱。 2 .同一主族元素原子半径从上而下逐渐变大. 这是因为每增加一个电子层,就使得核电荷对外层的电 增加电子所产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致 子的吸引力变小,而距离增加得更大,所以导致核对外 的核对外层电子的有效吸引作用。 层电子的吸引作用小于排斥作用,原子半径当然逐渐变小。 但由于增加的电子都在同一层,电子之间也产生了相互排 斥,就使得核电荷对电子的吸引力有所减弱。 过渡元素增加的电子都分布在(n-1)d轨道上,所产生的电 所以半径变化的趋势越来越小 子间的排斥作用与核对电子的吸引力大致相当。

③同一纵行元素的原子与相应离子的半径变化。
原子半径 < 相应阴离子半径

原子半径 > 相应阳离子半径
④电子排布相同的离子,离子半径随着核电荷数的递增 而减小。

【思考】试比较 O、F 、 Na 、 Mg 、 Al 的半径大小?
Na>Mg>Al>O>F

【思考】试比较O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半径大小?
O2->F- > Na+ > Mg2+ > Al3+ 【思考】试比较Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半径大小?

S2->Cl- > Na+>Mg2+

?主族元素的化合价的周期性变化的规律 (1)最高正化合价+∣负化合价∣= 8(或2) 最高正价等于最外层电子数

(氟、氧元素无最高正价)
(2)金属与非金属元素的化合价的典型差异 金属只显正价 非金属既显正价又显负价,通常负价唯一

1. 下列离子中,半径最大的是( ) A、O2- B、S2- C、Mg2+ D、Cl-

2. 下列有关多电子原子的叙述中,正确的是(A ) A. 在一个多电子原子中,不可能有两个运动状态完全相 同的电子 B. 在一个多电子原子中,不可能有两个能量相同的电子 C. 在一个多电子原子中,N层上的电子能量肯定比M层上 的电子能量高 D. 某一多电子原子的3p亚层上仅有两个电子,它们必然 自旋相反


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